[发明专利]抗腐蚀不锈钢及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于不锈钢材料技术领域，涉及一种抗腐蚀金属材料及其制造工艺，特别是一种抗腐蚀不锈钢及其制造工艺。

背景技术

硼是一种特殊的元素，原子序数为5，介于金属与非金属之间，既能与金属化合又能与非金属化合。硼是高铬铸钢中的主要合金元素，在高硼高铬铸钢中加入适量的B，即可以置换碳化物中的部分碳原子，形成含硼的合金碳化物，并使碳化物体积分数随着硼含量的增大而增加。而且含硼碳化物平均硬度比(Cr，Fe)₇C₃型碳化物提高，含硼高不锈钢更易于摩擦诱发马氏体相变，产生加工硬化，其抗磨性也较无硼不锈钢高。同时，由于原子尺寸的差异，造成晶格扭曲，使基体组织的显微硬度提高。再者，由于硼原子半径较小，极易在晶界产生偏聚。偏聚在晶界上的硼可以抑制铁素体新相形核，有利于提高高铬铸钢的淬透性和淬硬性。硼的这些作用对提高高铬铸钢抗磨性能是有利的。但是硼元素加入量过多，将造成脆性硼化物数量增加，引起不锈钢韧性的下降，损害不锈钢的强度和韧性，当硼元素加入量较少，不锈钢中硼化物数量较少，对改善铸钢的耐磨性作用不明显。

硼在铁中的溶解度小，因此加入铁中的硼大部分将形成硼化物。通过控制硼含量来控制硼化物硬质相的体积百分数，通过控制碳含量来控制基体碳含量，进而控制基体的性能，即通过分别控制硼和碳的含量，以实现材料的耐磨性和韧性。钢中加镍可以提高淬透性，加入钼可以形成钼的碳化物，提高钢的耐磨性。而钢中加硼可以形成硼化物，由于硼化物硬度高，耐磨性高，红硬性好，可以代替钼，由于硼可以提高钢的淬透性，并且由于含硼钢组织中含有韧、塑性优异的无析出物铁素体区包括住了脆性的共晶硼化物，从而吸收了在淬火过程中产生的各种应力，并且抑制了裂纹从脆性的共晶硼化物处产生和扩展。因此，钢中加硼可以代替镍和钼。而在钢中加入一定含量的铬可以提高硼在奥氏体里的含量，铁合金中加入比铁原子半径大的铬、钼和钒等元素，有助于提高硼在铁基合金中的固溶度，改善铁基合金性能。

利用硼(B)的优良的热中子吸收作用，添加有硼的不锈钢可用作核燃料输送用容器、用毕核燃料保管架等热中子控制材及遮断材。一般，核能发电厂所用的用毕核燃料，于再处理工厂未处理前是被保管在发电厂内的水池中。由于有在有限场地内能尽可多地保管用毕核燃料的需求，所以就有在含硼不锈钢中增加硼含量、使钢材板厚度变薄的趋势。

奥氏体不锈钢因其表面形成有钝态皮膜，所以抗腐蚀性优秀，由于使其含有硼可改善电阻特性，所以其可用作对抗腐蚀性有要求的通电用电零件。作为既要求优秀抗腐蚀性、又要求低接触电阻的通电用电零件的用途例，例如有利用氢和氧进行直流电发电的燃料电池用隔板。

含硼不锈钢的热加工，是反复进行用加热炉对钢坯加热和锻造或压延等加工防止被加工材温度下降，以便在确保热加工性能的同时进行热加工。由于硼含量增加时热加工性能会下降，所以就需要边防止被加工材温度下降边进行加工，其结果是，必需增加加热和加工的反复次数。因此，硼含量的增加或钢的厚度薄加工将导致制造成本上升。

另外，在对含硼不锈钢堆焊时，为防止裂纹而确保足够的焊接厚度，导致焊道数增多，焊接工数增加。此外，当产生焊接裂纹时，这将成为起点继而引发边裂的产生，所以，很难完全防止边裂的产生。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，克服和避免了前面所提到的问题，通过Cr、B、Ni、Nb、Re等元素的组合，提供一个具有优越的抗腐蚀性能的耐热耐腐蚀奥氏体不锈钢，从而满足核电工业和镀锌工业对该项目抗腐蚀性能耐热耐腐蚀不锈钢的要求，具有在电工业和镀锌工业、大型电力、石化、环保设备以及在加热炉中使用的广阔应用前景。

为实现上述目的，本发明可以通过以下基本化学成分的设计和技术方案来实现：本发明所提供的一种抗腐蚀不锈钢化学成分及其质量百分比为；

C＜0.10％，Cr 15～22％，Mo 0.6～3.0％，Ni 9.0～10.5％，B 0.40～2.0％，Cu＜0.5％，Si＜1％，Mn＜0.9％，Ti 0.2～0.6％，Al＜0.3％，N＜0.05％，P＜0.04％，S＜0.01，和不可避免的杂质元素。

本发明所提供的抗腐蚀不锈钢及其制造工艺，其制造工艺步骤是：

(1)将废钢、铬铁在电炉中熔化，钢水熔清后加入铜板、硅铁、锰铁，控制碳含量达到要求，炉前调整成分合格后，将熔体温度升高至1560～1620℃，加入硅钙合金进行预脱氧，加入铝终脱氧，然后依序加入钛铁和硼铁熔化；